JPH1120177A - インクジェットヘッド用圧電素子の作製方法 - Google Patents
インクジェットヘッド用圧電素子の作製方法Info
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
ヘッドに関し、小型、高精彩化を図ることができる圧電
素子を用いたインクジェットヘッド用圧電素子の作製方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 圧電素子を形成するセラミックグリーン
シートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極
ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペースト
に略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成
する工程と、前記グリーンシートを焼成し、該焼成によ
り前記連続した穴の配列方向に該穴を横切るクラックを
焼成体に生じさせる工程と、を含むことを特徴とする。
Description
インクジェットプリンタに適用されるヘッドの作製方法
に関し、更に詳しくは、高精度の印刷を可能にするため
に圧電素子を利用した、低騒音で、小型化、軽量化が可
能なインクジェットヘッド用圧電素子を作製する方法に
関する。
としては、発熱体を用いたバルブジェット方式と、圧電
体を利用したインパクト方式(圧電方式)とがある。バ
ルブジェット方式では印刷特性がインクにより影響さ
れ、高速化、高画質化が難しく、圧電方式が注目されて
きている。
の飛翔特性が左右されるため、所望の変位量を得るため
に、駆動層を多層化することが行われている。図1は圧
電体を用いたインクジェットプリンタのヘッドを構成す
る場合の概略構成図を示す。図示のように、従来は、圧
電体21の内部に薄い膜状の電極22を多層に形成す
る。一方、これらの電極22と対応する位置に多数のス
リット状の圧力室23を有する圧力室板24を作製し、
この圧力室板24と圧電体21とを接着して圧電板ユニ
ット25を形成し、更にこれを4組接合してユニット接
合体26とする。これらのユニット接合体26のノズル
側にノズル板27(例えば、SUSで構成されている)
を接合する。
法で行われる。即ち、圧電セラミックグリーンシートに
薄い帯状の電極を多層に積層する。電極は厚みの方向に
所定間隔で複数枚配列されると共に、横方向にも平行に
所定間隔おきに配列される。この状態で圧電体を焼成
し、焼成後、ダイシングソーないしスライサを用いて溝
加工を施し、複数の平行なスリットを形成する。これに
より、電極が積層された活性部ないし駆動部と電極が存
在しない支柱(不活性部)が形成され、これらの駆動部
と支柱はスリット4を挟んで交互に配列される。
圧電体21に接着され、一体化される。各圧力室23に
対応する位置にノズルを有するノズル板27が圧電板ユ
ニット25に接合される。電極により圧電体の駆動部に
電圧が印加されることにより、活性部である駆動部が圧
力室を駆動し、圧力室の収縮時にノズルからインクを噴
出し、圧力室の膨張時にインクを圧力室内に流入させ
る。
ットプリンタ用のヘッドにおいて、小型、軽量で、高精
彩な印刷に対応可能な圧電素子を提供するため、所望の
変位量が得られる圧電体を採用することが重要である。
このため、前述のように圧電素子の多層化が考えられる
が、変位量が大きくなるにつれ、隣接する駆動部の影響
が大きくなる。この影響を解消するため、通常は、前述
のように、各駆動部の間にダイシングソーないしスライ
サで直接スリット状の溝を平行に複数形成し、活性部で
ある駆動部と非活性部である支柱との間を溝で分断し、
駆動部が隣接する非活性部である支柱或いは隣接する駆
動部の影響を受けないようにしている。しかしながら、
これらのダイシングソーないしスライサにより溝を形成
することは、加工時間が長くなり、且つコストが高くな
るという問題がある。
方法によると、スリット状の溝を形成するので、その溝
幅分、ヘッドの構造として不要な領域が増え、緻密なピ
ッチで駆動領域が形成できない、という問題がある。そ
のため、ヘッドが大型化して、高精彩な印字を得ること
が困難となってしまう。このように、高精度なヘッドを
作製するためには、スリットのような不要な領域を用い
ない構造の圧電体が要求されることとなる。
は、電極面が層状に組み込まれた積層圧電素子を設け、
これの電極面に直交して等間隔に且つ所定の方向に複数
の貫通孔を形成し、この各貫通孔の相互間に、各電極面
を切断するようにして等間隔にスリット溝を形成するこ
とが開示されている。本発明の課題は、圧電体を用いた
インクジェットプリンタのヘッドにおいて、小型、高精
彩化を図ることができる圧電素子を用いたインクジェッ
トヘッドの作製方法を提供することにある。
子を形成するセラミックグリーンシートに帯状の電極ペ
ーストを塗布すると共に、該電極ペーストの両側の前記
グリーンシートに該電極ペーストに略平行して、所定間
隔おきに連続した複数の穴を形成する工程と、前記グリ
ーンシートを焼成し、該焼成により前記連続した穴の配
列方向に該穴を横切るクラックを焼成体に生じさせる工
程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用
圧電素子の作製方法が提供される。この場合において、
焼成時に形成されるクラックはスリット状となる。した
がって、電極層を含む駆動部は隣接する支柱ないし駆動
部して形成されたセラミック体であれば適用可能であ
る。
るセラミックグリーンシートに帯状の電極ペーストを塗
布すると共に、該電極ペーストの両側の前記グリーンシ
ートに該電極ペーストに略平行して、所定間隔おきに連
続した複数の穴を形成する工程と、前記第1のグリーン
シートを複数枚配置し、最上層には、帯状の電極ペース
トは設けられているが、前記貫通穴を設けていない第2
のグリーンシートを配置し、更に、最下層には、帯状の
電極層を設け、前記貫通穴に対応する穴を途中まで設け
た、前記第1及び第2グリーンシートより厚さの厚い第
3のグリーンシートを配置して、これらのグリーンシー
トを多層に積層する工程と、前記グリーンシートの積層
体を焼成し、該焼成により前記連続した穴の配列方向に
該穴を横切るように焼成体にクラックを生じさせ、該ク
ラックによりスリットを形成する工程と、を含むことを
特徴とするインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法
が提供される。
ラックはスリット状となる。したがって、電極層を含む
駆動部は隣接する支柱ないし駆動部からの影響が少ない
小型で、低電力で高精彩な印刷ができるインクジェット
プリンタが可能となる。前記第1のグリーンシートの貫
通穴及び前記第3のグリーンシートの穴は積層時位相が
合っていて、複数のグリーンシートを貫通する穴として
形成されることを特徴とする。
間、該第1のグリーンシートの貫通穴と前記第3のグリ
ーンシートの穴との間は、積層時に、電極ペーストと平
行な方向にずれていることを特徴とする。前記第1、第
2及び第3のグリーンシートの材料としての圧電粉末に
PNN形粉末を用いることを特徴とする。また、電極ペ
ーストの材料としてAg−Pdを用いることを特徴とす
る。
する。図2(a)〜(e)は本発明の実施例による係る
インクジェットヘッド用圧電素子の作製プロセスを示す
ものである。図2(a)において、PNN系セラミック
粉末等の圧電粉末を用いて作製した所望の厚さのグリー
ンシート1上に、所定の電極を形成するための帯状のA
g−Pdペースト2を印刷形成する。この電極ペースト
2は、圧電体インクジェットヘッドの複数の圧力室23
(図1)に対応して所定間隔おきに複数平行に配列され
る。
スト2の両脇のグリーンシート1に電極ペースト2と略
平行して、所定間隔おきに連続した複数の貫通穴3をパ
ンチ(図示せず)により形成する。貫通穴3の大きさ及
び間隔は、後の焼成工程において、これらの穴を横切っ
て電極ペースト(電極層)2と平行して焼成体にクラッ
クが生ずる程度とする。
シートを複数層積層する。この場合において、最上層に
は、帯状の電極ペースト2は形成されているが、貫通穴
3を設けていない図2(a)で示すようなグリーンシー
ト1aを配置する。表面のグリーンシート1aは切り出
し用のマーカーとなるために、パンチ穴等を設けていな
いのである。また中間には、前述のような、電極ペース
ト2と貫通穴3を有する図2(b)で示すグリーンシー
ト1bを変位層として3層の配置する。なお、本実施例
では、変位層を3層としたが、1層以上で必要な変位量
を得られる層数だけあればよい。また、最下層は、無垢
(印刷していない)のグリーンシートを10〜20枚積
層したもので、そのうち上側2〜5層に前記貫通穴3に
対応する穴3aを設けたものである。このようにしてグ
リーンシートの多層の積層体を得る。
トの積層体を大気中1100℃、4時間で脱脂・焼成す
る。得られた焼成品4の外形を切断し、研磨加工等を施
してして、図2(e)に示すような圧電素子5とする。
図3はグリーンシートの積層状態の一部を示すものであ
る。最上層のグリーンシートの電極パターン2aは表面
電極となり、中間層のグリーンシートの電極パターン2
bは内部電極となる。穴3、3aの配列は、積層時にお
いて位相が合っていてもよく、また、電極パターン2
a、2bと平行な方向にずれていてもよい。いずれの場
合も、焼成時において穴3、3aの周囲に局部的に応力
が集中し、同様に応力が集中している隣接する穴3、3
aの方向に図4に示すようなクラック6が発生する。穴
3、3aは電極パターン2a、2bと平行な方向に所定
間隔で連続的に配列されているので、クラック6は積層
された電極パターン2a、2bの両側でスリット状にな
る。
図1に示す圧力室23を有する圧力室板24と結合され
で、インクジェットヘッドが構成されるが、圧電素子に
は電極2a、2bの両脇にスリット6が形成されている
ので、電極層のある圧電素子の部分、即ち駆動部がスリ
ットを介して隣接する駆動部から影響を受けずに独立し
て作動することができ、これにより圧力室に対し充分な
作動ストロークを得ることができる。
について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限
定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内にお
いて種々の形態、変形、修正等が可能であることに留意
すべきである。
ば、焼成時に形成されるクラック(スリット)により、
電極層を含む圧電素子の駆動部が隣接する駆動部或いは
支柱の拘束や影響を受けずに独立して作動でき、圧力室
に対し充分な作動ストロークを得られることから、小型
で、低電力で高精彩な印刷ができるインクジェットプリ
ンタを得ることが可能となる。また、本発明によれば、
スリットの幅が極めて小さいことから、高密度にインク
ジェットヘッドを構成することができ、高採化及び階調
制御等の変換率が高くなり、高密度な実装が可能にな
る。
ッドを構成する場合の概略図である。
ド用圧電素子の作製プロセスを示す。
す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 圧電素子を形成するセラミックグリーン
シートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極
ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペースト
に略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成
する工程と、 前記グリーンシートを焼成し、該焼成により前記連続し
た穴の配列方向に該穴を横切るクラックを焼成体に生じ
させる工程と、を含むことを特徴とするインクジェット
ヘッド用圧電素子の作製方法。 - 【請求項2】 圧電素子を形成するセラミックグリーン
シートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極
ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペースト
に略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成
する工程と、 前記第1のグリーンシートを複数枚配置し、最上層に
は、帯状の電極ペーストは設けられているが、前記貫通
穴を設けていない第2のグリーンシートを配置し、更
に、最下層には、帯状の電極層を設け、前記貫通穴に対
応する穴を途中まで設けた、前記第1及び第2グリーン
シートより厚さの厚い第3のグリーンシートを配置し
て、これらのグリーンシートを多層に積層する工程と、 前記グリーンシートの積層体を焼成し、該焼成により前
記連続した穴の配列方向に該穴を横切るように焼成体に
クラックを生じさせ、該クラックによりスリットを形成
する工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘ
ッド用圧電素子の作製方法。 - 【請求項3】 前記第1のグリーンシートの貫通穴及び
前記第3のグリーンシートの穴は積層時位相が合ってい
て、複数のグリーンシートを貫通する穴として形成され
ることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘ
ッド用圧電素子の作製方法。 - 【請求項4】 前記第1のグリーンシートの貫通穴の相
互間、該第1のグリーンシートの貫通穴と前記第3のグ
リーンシートの穴との間は、積層時に、電極ペーストと
平行な方向にずれていることを特徴とする請求項2に記
載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。 - 【請求項5】 前記第1、第2及び第3のグリーンシー
トの材料としての圧電粉末にPNN形粉末を用いること
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のイン
クジェットヘッド用圧電素子の作製方法。 - 【請求項6】 電極ペーストの材料としてAg−Pdを
用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に
記載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
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JP18149097A JP3821255B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | インクジェットヘッド用圧電素子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1120177A true JPH1120177A (ja) | 1999-01-26 |
JP3821255B2 JP3821255B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=16101677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18149097A Expired - Fee Related JP3821255B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | インクジェットヘッド用圧電素子の作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3821255B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003230288A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 電歪アクチュエータ |
US6938985B2 (en) | 2002-07-30 | 2005-09-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Slotted substrate and method of making |
JP2015207750A (ja) * | 2014-04-21 | 2015-11-19 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 |
CN112635648A (zh) * | 2019-10-08 | 2021-04-09 | Tdk株式会社 | 层叠型压电元件 |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP18149097A patent/JP3821255B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003230288A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 電歪アクチュエータ |
US6938985B2 (en) | 2002-07-30 | 2005-09-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Slotted substrate and method of making |
JP2015207750A (ja) * | 2014-04-21 | 2015-11-19 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. | 積層セラミックキャパシタ及びその製造方法 |
CN112635648A (zh) * | 2019-10-08 | 2021-04-09 | Tdk株式会社 | 层叠型压电元件 |
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JP3821255B2 (ja) | 2006-09-13 |
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